CN107748388B - 一种地质条件勘探方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种地质条件勘探方法。所述方法将笛卡尔坐标系下的地下介质传播速度v(x)和检波器排列的地震记录P(x,t)插值到扁球坐标系中，获取扁球坐标系下的地下介质传播速度模型v(ξ)和检波器排列的地震记录P(ξ,t)；将检波器排列的地震记录P(ξ,t)通过傅里叶变换至频率域的检波器排列的地震记录P(ξ,ω)；在扁球坐标系下，对单个频率的检波器波场沿ξ3坐标轴方向向下延拓一个Δξ3，通过速度时移和有限差分校正获取ξ3+Δξ3处的检波器波场直至将波场延拓到模型的底部ξ3′处；将主频频带范围内的不同频率的波场均延拓到模型的底部ξ3′处，叠加所有频率的偏移量，得到扁球坐标系的叠加后偏移量P(ξ)；将叠后偏移量P(ξ)插值到笛卡尔坐标系，得到最终的偏移剖面P(x)。采用本发明的方法，能够提高地质条件勘探中的成像的精度。

Description

一种地质条件勘探方法
技术领域
本发明涉及地质条件勘探领域，特别是涉及一种地质条件勘探方法。
背景技术
在地质条件勘探的过程中，基于波场延拓的波动方程的叠前深度偏移是对复杂构造进行偏移成像的有效手段。它使用波场延拓算子对地震数据进行偏移成像。基于单程波算子的波场模拟方法作为一种近似方法，仅考虑地震传播过程中的上行波或下行波中的一次反射波和不规则点的绕射波，算法简单快速，得到的地震记录信噪比高。基于单程波动方程的波场延拓算子常常用于三维复杂地质构造的成像中。
然而常见的单程波算子一般情况下是在笛卡尔坐标系下将波场沿深度方向进行外推。这种情况下，随着传播角度即波传播方向与深度方向的夹角的增大，偏移脉冲的振幅也随之衰减。因而无法对陡倾角构造以及回转波进行精确的成像。传统的笛卡尔坐标系下的单程波算子只能准确的模拟垂直方向传播的波场，而无法准确的模拟近水平传播的波场。此外，传统的笛卡尔坐标系下的单程波算子也不能模拟回转波。而随着我国油气勘探的不断发展，勘探目标的构造越来越复杂，勘探的目标层往往位于超高陡断面和岩体之下。对于这种陡倾角构造，在笛卡尔坐标系下波传播方向与坐标网格之间的夹角变大，而扁球坐标系下这种夹角要小于直角坐标系，因而体现出优势，所以传统的笛卡尔坐标系下的单程波算子无法满足复杂构造勘探过程中的高精度成像。
发明内容
本发明的目的是提供一种地质条件勘探方法，通过对扁球坐标系下单程波动方程的偏移，提高勘探成像的精度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种地质条件勘探方法，其特征在于，所述方法包括：
获取笛卡尔坐标系下地下介质传播速度v(x)、检波器排列的地震记录P(x,t)和震源子波的主频频带范围；
确定一个扁球坐标系，所述扁球坐标系包括ξ1、ξ2、ξ3三个坐标轴，将所述笛卡尔坐标系下的地下介质传播速度v(x)和检波器排列的地震记录P(x,t)插值到所述扁球坐标系中，获取扁球坐标系下的地下介质传播速度模型v(ξ)和检波器排列的地震记录P(ξ,t)；
将所述扁球坐标系下的所述检波器排列的地震记录P(ξ,t)通过傅里叶变换至频率域的检波器排列的地震记录P(ξ,ω)；
在扁球坐标系下，对单个频率的检波器波场沿ξ3坐标轴方向将波场向下延拓一个Δξ3，通过速度时移和有限差分校正获取ξ3+Δξ3处的检波器波场直至将波场延拓到模型的底部ξ3′处；
将所述震源子波的主频频带范围内的不同频率的波场均延拓到模型的底部ξ3′处，叠加所有频率的偏移量，得到扁球坐标系的叠加后偏移量P(ξ)；
将扁球坐标系的叠加后偏移量P(ξ)插值到笛卡尔坐标系，得到最终的偏移剖面P(x)。
可选的，所述笛卡尔坐标系下地下介质传播速度v(x)和检波器排列的地震记录P(x，t)中的x为笛卡尔坐标系下一点的空间位置。
可选的，所述对单个频率的检波器波场沿ξ3坐标轴方向通过速度时移，具体包括：所述速度时移通过
计算得到，
其中ξ为扁球坐标系下一点的空间位置，(ξ1，ξ2，ξ3)为扁球坐标系下ξ点的坐标，ξi(i＝1,2,3)为扁球坐标系下ξ点的坐标变量，P(ξ,ω)为ξ点的波场，ω为圆频率，v(ξ)为ξ点的速度，A为控制扁球坐标系宽度的常量，i为虚数单位。
可选的，所述有限差分校正通过计算得到，
其中，ξi(i＝1,2,3)为扁球坐标系下ξ点的坐标变量，ξ＝(ξ1，ξ2，ξ3)为扁球坐标系下某一点的空间位置，P(ξ,ω)为ξ点的波场，ω为圆频率，v(ξ)为ξ点的速度，A为控制扁球坐标系宽度的常量,ai和bi为无量纲的常数，i为虚数单位。
可选的，所述扁球坐标系下的偏移量为
可选的，所述偏移剖面P(x)为根据扁球坐标系下最终偏移量P(ξ)得到的地震波场，经插值变换到原笛卡尔坐标系的波场。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供一种地质条件勘探方法，将笛卡尔坐标系下的地下介质传播速度v(x)和检波器排列的地震记录P(x,t)插值到扁球坐标系中，获取扁球坐标系下的地下介质传播速度模型v(ξ)和扁球坐标系下的检波器排列的地震记录P(ξ,t)；将检波器排列的地震记录P(ξ,t)通过傅里叶变换至频率域的检波器排列的地震记录P(ξ,ω)；在扁球坐标系下，对单个频率的检波器波场沿ξ3坐标轴方向将波场向下延拓一个Δξ3，通过速度时移和有限差分校正获取ξ3+Δξ3处的检波器波场直至将波场延拓到模型的底部ξ3′处；将所述震源子波的主频频带范围内的不同频率的波场均延拓到模型的底部ξ3′处，叠加所有频率的偏移量，得到扁球坐标系的叠加后偏移量P(ξ)；将扁球坐标系的叠加后偏移量P(ξ)插值到笛卡尔坐标系，得到最终的偏移剖面P(x)。本发明由于采用扁球坐标系，较常规的笛卡尔坐标系方法，波传播的方向与坐标网格之间的夹角变小，因而陡倾角构造在扁球坐标系下其倾角也大大减小，能提高其成像的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例地质条件勘探方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例地质条件勘探方法的流程图，如图1所示的地质条件勘探方法包括：
步骤100：获取笛卡尔坐标系下地下介质传播速度v(x)、检波器排列的地震记录P(x,t)和震源子波的主频频带范围；
步骤101：确定一个扁球坐标系，所述扁球坐标系包括ξ1、ξ2、ξ3三个坐标轴，将所述笛卡尔坐标系下的地下介质传播速度v(x)和检波器排列的地震记录P(x,t)插值到所述扁球坐标系中，获取扁球坐标系下的地下介质传播速度模型v(ξ)和检波器排列的地震记录P(ξ,t)；
步骤102：将所述扁球坐标系下的所述检波器排列的地震记录P(ξ,t)通过傅里叶变换至频率域的检波器排列的地震记录P(ξ,ω)；
步骤103：在扁球坐标系下，对单个频率的检波器波场沿ξ3坐标轴方向将波场向下延拓一个Δξ3，通过速度时移和有限差分校正获取ξ3+Δξ3处的检波器波场直至将波场延拓到模型的底部ξ3′处；
步骤104：将所述震源子波的主频频带范围内的不同频率的波场均延拓到模型的底部ξ3′处，叠加所有频率的偏移量，得到扁球坐标系的叠加后偏移量P(ξ)；
步骤105：将扁球坐标系的叠加后偏移量P(ξ)插值到笛卡尔坐标系，得到最终的偏移剖面P(x)。
通过建立扁球坐标系，较常规的笛卡尔坐标系方法，波传播的方向与坐标网格之间的夹角变小，因而陡倾角构造在扁球坐标系下其倾角也大大减小，提高了成像的精度。
所述笛卡尔坐标系下地下介质传播速度v(x)和检波器排列的地震记录P(x,t)中的x为笛卡尔坐标系下一点的空间位置，(x1,x2,x3)为笛卡尔坐标系下x点的坐标，xi(i＝1,2,3)为笛卡尔坐标系下x点的坐标变量。
步骤103中，对单个频率的检波器波场沿ξ3坐标轴方向通过速度时移，具体包括：所述速度时移通过
计算得到，
其中ξ为扁球坐标系下一点的空间位置，(ξ1，ξ2，ξ3)为扁球坐标系下ξ点的坐标，ξi(i＝1,2,3)为扁球坐标系下ξ点的坐标变量，P(ξ,ω)为ξ点的波场，ω为圆频率，v(ξ)为ξ点的速度，A为控制扁球坐标系宽度的常量，i为虚数单位。
所述有限差分校正通过
计算得到，
其中，ξi(i＝1,2,3)为扁球坐标系下ξ点的坐标变量，ξ＝(ξ1，ξ2，ξ3)为扁球坐标系下某一点的空间位置，P(ξ,ω)为ξ点的波场，ω为圆频率，v(ξ)+为ξ点的速度，A为控制扁球坐标系宽度的常量,ai和bi为无量纲的常数，i为虚数单位。
步骤104中，将所述震源子波的主频频带范围内的不同频率的波场均延拓到模型的底部ξ3′处，叠加所有频率的偏移量，得到扁球坐标系的叠加后偏移量P(ξ)，扁球坐标系下的偏移量为P(ξ)＝∑ωRe[P(ξ,ω)]。
步骤106中，偏移剖面P(x)为根据扁球坐标系下最终偏移量P(ξ)得到的地震波场，经插值变换到原笛卡尔坐标系的波场。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种地质条件勘探方法，其特征在于，所述方法包括：
获取笛卡尔坐标系下地下介质传播速度v(x)、检波器排列的地震记录P(x,t)和震源子波的主频频带范围；
确定一个扁球坐标系，所述扁球坐标系包括ξ1、ξ2、ξ3三个坐标轴，将所述笛卡尔坐标系下的地下介质传播速度v(x)和检波器排列的地震记录P(x,t)插值到所述扁球坐标系中，获取扁球坐标系下的地下介质传播速度模型v(ξ)和检波器排列的地震记录P(ξ,t)；
将所述扁球坐标系下的所述检波器排列的地震记录P(ξ,t)通过傅里叶变换至频率域的检波器排列的地震记录P(ξ,ω)；
在扁球坐标系下，对单个频率的检波器波场沿ξ3坐标轴方向将波场向下延拓一个Δξ3，通过速度时移和有限差分校正获取ξ3+Δξ3处的检波器波场直至将波场延拓到模型的底部ξ3′处；
将所述震源子波的主频频带范围内的不同频率的波场均延拓到模型的底部ξ3′处，叠加所有频率的偏移量，得到扁球坐标系的叠加后偏移量P(ξ)；
将扁球坐标系的叠加后偏移量P(ξ)插值到笛卡尔坐标系，得到最终的偏移剖面P(x)；
所述对单个频率的检波器波场沿ξ3坐标轴方向通过速度时移，具体包括：所述速度时移通过计算得到，
其中ξ为扁球坐标系下一点的空间位置，(ξ1，ξ2，ξ3)为扁球坐标系下ξ点的坐标，ξi(i＝1,2,3)为扁球坐标系下ξ点的坐标变量，P(ξ,ω)为ξ点的波场，ω为圆频率，v(ξ)为ξ点的速度，A为控制扁球坐标系宽度的常量，i为虚数单位；
所述有限差分校正通过计算得到，
其中，ξi(i＝1,2,3)为扁球坐标系下ξ点的坐标变量，ξ＝(ξ1，ξ2，ξ3)为扁球坐标系下一点的空间位置，P(ξ,ω)为ξ点的波场，ω为圆频率，v(ξ)为ξ点的速度，A为控制扁球坐标系宽度的常量,ai和bi为无量纲的常数，i为虚数单位。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述笛卡尔坐标系下地下介质传播速度v(x)和检波器排列的地震记录P(x,t)中的x为笛卡尔坐标系下一点的空间位置。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述扁球坐标系下的偏移量为P(ξ)＝∑ωRe[P(ξ,ω)]。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偏移剖面P(x)为根据扁球坐标系下最终偏移量P(ξ)得到的地震波场，经插值变换到原笛卡尔坐标系的波场。
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